拓扑自旋电子学

拓扑自旋电子学（topological spintronics），工学-电子科学与技术-自旋电子学-拓扑自旋电子学，研究具有拓扑磁结构（如磁性斯格明子等）或者具有拓扑能带结构（如拓扑绝缘体等）材料体系的新兴自旋电子学分支。在拓扑磁结构方面，一类典型的研究对象为实空间中具有拓扑保护属性的磁性斯格明子。磁性斯格明子是自旋电子学中一种重要的拓扑粒子，经常被描述为涡旋或类似涡旋的构型，而且已经在实验中被观测到。它们可以形成非常小的纳米磁畴结构，并且可以被非常微弱的电流高效驱动移动，因此在极高密度磁信息数据存储及其他纳米自旋电子器件中具有潜在的应用前景。在拓扑能带结构方面，典型的研究对象为拓扑绝缘体。拓扑绝缘体尽管与普通绝缘体一样具有能隙，但由于其能带结构的特殊性而具有很多新奇的性质，在自旋与轨道耦合的作用下，其表面或与普通绝缘体的界面上会出现允许导电的量子表面或界面态，从而出现体内绝缘而表面或界面导电的奇特性质。由于拓扑绝缘体具有很强的自旋轨道耦合效应，所以拓扑绝缘体被认为是一类可以高效产生自旋流的材料，可为发展新型自旋电子学器件提供更加丰富的材料选择。